АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2013 года по МПК C04B26/26 C08L95/00 

Настоящее изобретение относится к области дорожных строительных материалов, в частности к переработке отходов ремонта мягких кровель с получением битумного вяжущего и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Известна композиция (RU 2010110798, C04B 26/20, опубл. 27.09.11, бюл. №27), содержащая регенерированный асфальтобетон, наполнители и органоминеральный порошок в качестве добавки из измельченных битумосодержащих кровельных отходов в количестве 0,1-7,5 мас.%. Недостатком известной асфальтобетонной смеси следует признать увеличение жесткости смеси при использовании измельченных битумосодержащих кровельных отходов.

Известна также композиция (RU 2323909, C04B 26/26 C08L9 5/00 E01C 7/26, опубл. 10.05.2008, бюл. №13), содержащая (мас.%): щебень 38-50; битум 4-6; отходы мягкой кровли 1,5-3,0; минеральный порошок 7-20 и песок. Недостатком данного изобретения можно признать увеличение жесткости асфальтобетонной смеси при минимальном уменьшении экологического ущерба за счет утилизации кровельных отходов.

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является асфальтобетонная смесь, приготовленная в соответствии с ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон» М., МНТКС, 1998, содержащая щебень, песок, минеральный порошок и битум. Недостатком известного решения является повышенная восприимчивость асфальтобетона к температуре, и вследствие этого высокая температура хрупкости.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение асфальтобетонных смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью за счет использования вторичного сырья (отходов ремонта мягких кровель), утилизация которого в значительной степени способствует снижению наносимого экологии ущерба.

Технический результат: повышение предела прочности при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам. При этом достигается исключение стандартного битума из состава асфальтобетонных смесей и снижение расхода минерального порошка, а также утилизация отходов ремонта мягких кровель

Для получения указанного технического результата предложено использовать асфальтобетонную смесь, содержащую щебень, песок, минеральный порошок и битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49…65, прямогонный гудрон - 51…35.

Особенностью предлагаемой асфальтобетонной смеси является использование в качестве вяжущего вещества битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном. При пластифицировании прямогонным гудроном восприимчивость битумного вяжущего к температуре ниже, и вследствие этого трещиностойкость выше, т.е. ниже температура хрупкости.

Битумный порошок для вяжущего из отходов ремонта мягких кровель получают в установке ПБМ 1.01 ТУ 4845-005-4874011-2003, без последующей сортировки. Измельченная смесь из отходов ремонта кровельных материалов содержит битумизированный картон, дробленый битум, минеральный наполнитель (мелкий песок и пыль). Состав измельченной смеси из отходов ремонта мягких кровель следующий, мас.%: измельченный битумизированный картон 37,5-33,3; минеральный наполнитель 6,0; дробленый битум - остальное. В серийно выпускаемую автоматизированную битумоплавильную установку УБП 2 (ТУ 4845-005-4874011-003) циклического действия вместимостью 2 т, оснащенную перемешивающим горизонтальным валом с лопатками, заливают отработанные нефтепродукты: масла группы ММО ГОСТ 21046-86, нагревают, загружают измельченные отходы битумных кровельных материалов порционно, причем при загрузке каждой порции выполняют периодическое перемешивание и нагрев.

Полученное по данной технологии битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель было исследовано с целью определения группового состава. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 Групповой состав битума, полученного на промышленной установке Соединения Количество, % 1. Парафино-нафтеновые 28,5 2. Легкие ароматические 9,4 3. Средние ароматические 3,0 4. Тяжелые ароматические 19,4 5. Смолы I 8,9 6. Смолы II 14,7 7. Асфальтены 16,1

Как следует из результатов анализа, в полученном битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель присутствуют все основные группы соединений, характерные для битумов. По сравнению с битумами дорожными нефтяными в исследуемом образце наблюдается пониженное содержание масел.

Определение качественных показателей битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель привели к следующим результатам:

а) температура размягчения - 88,4°C,

б) глубина проникания иглы при 25°C, 0,1 мм - 14;

в) температура хрупкости - (-3°C);

г) растяжимость при 25°C, см - 2,8.

Для использования битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель в дорожном строительстве необходимо снизить его вязкость, увеличить растяжимость и понизить температуру хрупкости.

Такие результаты достигаются путем пластифицирования битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, извлеченный из старых кровельных ковров, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49…65, прямогонный гудрон - 51…35. Температура смешения компонентов 180°С. Время непрерывного перемешивания компонентов составило 30 минут, время термостабилизации 4 часа при 160°С.

Результаты экспериментов по определению качественных показателей битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном, приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 Изменение состава битумов в результате пластификации его гудроном Соединения Количество, % Разбавлено гудроном Битум, извлеченный из старых кровельных ковров на 40 мас.% на 50 мас.% 1. Парафино-нафтеновые 12,6 16,6 9,1 2. Легкие ароматические 12,4 15,2 9,9 3. Средние ароматические 9,2 8,7 6,3 4. Тяжелые ароматические 28,8 24,7 15,4 5. Смолы I 9,7 9,9 9,0 6. Смолы II 12,8 13,2 14,2 7. Асфальтены 14,5 11,7 36,0

Таблица 3 Характеристики битумных вяжущих, пластифицированных ном в сопоставлении с требованиями стандартов Наименование показателей, единицы измерения Требования ГОСТ Фактические показатели БНД 60/90 БНД 90/130 Исходное вяжущее Разбавлено гудроном на 40 мас.% на 50 мас.% 1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 25°C при 0°C 61-90 91-130 8 54 114 не менее 20 не менее 28 - 21 27 2. Температура размягчения, °C не ниже 47 не ниже 43 104,4 52,6 44 3. Растяжимость, см           при 25°C 55 65 2,2 15 29,2 при 0°C 3,5 4,0 - 3,2 3,8 4. Температура хрупкости, °C не выше -15 не выше -17 -3 -19 -21,5 5. Растворимость, % - - ниже нормы - -

Пластифицированное битумное вяжущее характеризуются пониженным показателем «растяжимость при 25°C». Однако эластичные свойства пластифицированного битумного вяжущего изменяются с температурой менее резко, чем у стандартных битумов, то есть восприимчивость пластифицированного битумного вяжущего к температуре ниже и вследствие этого трещиностойкость выше, т.е. ниже температура хрупкости.

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о возможности получения битумов различных марок при пластифицировании битумного вяжущего прямогонным гудроном при разном соотношении битума, извлеченного из старых кровельных ковров, и прямогонного гудрона.

Необходимо отметить, что для первых двух марок битума содержание гудрона в компаунде определяется показателем глубины проникания иглы (пенетрацией). Для марки БНД 90/130 нижний предел содержания гудрона (35%) определяется пенетрацией, а верхний (51%) - требуемой температурой размягчения по КиШ.

При таком определенном соотношении дорожные битумы, полученные отходов ремонта мягких кровель, будут иметь следующие показатели (таблица 4).

Таблица 4 Характеристики битумных вяжущих, пластифицированных гудроном Получаемая марка битума Содержание гудрона в смеси, % Количество гудрона для обеспечения стандартных показателей, мас.% Температура размягчения, °C Пенетрация, 0,1 мм Температура хрупкости, °С БНД 40/60 35…41,5 53,5…60 41…60 -16,5…-19,5 БНД 60/90 41,5…46,5 47…53,5 61…90 -19…-20,5 БНД 90/130 46,5…51 43…47 91…128 -20,5…-23

Следовательно, в соответствии с таблицей 4 можно путем разбавления битумного вяжущего прямогонным гудроном получить марку битума, рекомендуемую для строительства асфальтобетонных дорог в определенной дорожно-климатической зоне.

При совмещении переработки отходов ремонта мягких кровель и приготовления асфальтобетонных смесей в одном предприятии можно избежать операции очистки битумного порошка от примесей. При этом нужно лишь учитывать их присутствие при проектировании асфальтобетонной смеси.

Например, при определении количества примесей в битумном порошке было обнаружено, что в исследуемой партии порошка содержится примерно 15% примесей, которые состоят из минеральной части (песка) и волокон раздробленной картонной основы (целлюлозы). Принимаем, в первом приближении, что соотношение песок: целлюлоза равняется 1:1, т.е. в битумном порошке содержится по 7,5% минерального и органического компонента примесей.

Если на основе этого битумного порошка готовить асфальтобетонную смесь, то удалять данные примеси не нужно, так как в смесь все равно добавляется минеральный порошок и нужно лишь учитывать это при расчете количества минерального порошка в составе смеси. Целлюлозные волокна также не будут ухудшать свойства бетона, а наоборот, будут стабилизировать, за счет дисперсного армирования консистенцию смеси и предотвращать ее расслаивание.

Разбавление расплавленного битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель также должно производиться с учетом наличия примесей. В частности, если в битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель соотношение битум: гудрон должно быть 1:1, то на одну часть битумного порошка, содержащую 0,85 частей битума и 0,15 частей примесей необходимо добавить 0,85 частей гудрона. Таким же образом необходимо рассчитать количество вводимого в асфальтобетонную смесь минерального порошка, уменьшив его на величину, содержащуюся в битумном вяжущем.

Были изготовлены две серии образцов мелкозернистого асфальтобетона типа Б марки III. Минеральная часть асфальтобетонных смесей была одинакова. Для первой серии (контрольной) использовался битум БНД 90/130 по ГОСТ 22245, для второй серии (опытной) - битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном (таблица 5).

Таблица 5 Состав асфальтобетонных смесей Материал Количество, % для смеси Контрольной Опытной Щебень, фр. 0-20 75 75 Отсев дробления фр. 0-5 25 24,7 Битум БНД 90/130 6 - Битумное вяжущее - 6,5 Примечание: шпильки меньшая масса материалов в контрольной смеси 106 против 106,2 единиц объясняется наличием в опытном составе волокон целлюлозы.

Испытания асфальтобетонных образцов проведены в соответствии с ГОСТ 9128-97. Из анализа полученных данных (таблица 6) следует, что асфальтобетон на битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном, удовлетворяет требованиям стандарта для асфальтобетона типа Б марки III по показателям водонасыщения, прочности при 20°C и при 50°C, а также коэффициенту водостойкости.

Таблица 6 Свойства асфальтобетона на различном вяжущем Наименование показателя Ед. изм. Величина показателей для асфальтобетона на вяжущем Требования ГОСТ стандартном (битум БНД 90/130) полученном из отходов 1. Средняя плотность г/см³ 2,35 2,34 - 2. Водонасыщение % 3,5 4,0 1,5…4,0 3. Предел прочности при сжатии при температуре:         20°C МПа 2,95 5,95 ≥2,0 50°C МПа 0,72 1,38 ≥0,9 4. Коэффициент водостойкости   0,97 0,93 ≥0,75

Настоящее техническое решение дает возможность производить асфальтобетонные смеси на битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном, с повышением показателя предела прочности при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам. При этом достигается снижение расхода минерального порошка и утилизация отходов ремонта мягких кровель.

Изобретение относится к области дорожных строительных материалов, в частности к переработке отходов ремонта мягких кровель с получением битумного вяжущего, и может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных смесей. Технический результат: повышение предела прочности при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам. Асфальтобетонная смесь содержит щебень, песок, минеральный порошок и битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49…65, прямогонный гудрон - 51…35. 6 табл.

Асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок, минеральный порошок и битум, отличающаяся тем, что в качестве битума используют битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49…65, прямогонный гудрон - 51…35.